ფერმენტები ბიოლოგიური კატალიზატორია. ეს არის ისინი ცოცხალ ორგანიზმებში წარმოებული ცილები, რომლებიც ხელს უწყობენ ქიმიურ რეაქციებს. ფერმენტების გარეშე თქვენს ორგანიზმში ქიმიური რეაქციები არ გაგრძელდება საკმარისად სწრაფად, რომ გაცოცხლდეთ. ყველა ფერმენტს აქვს ოპტიმალური სამუშაო პირობები - გარემო, რომელიც მათ საშუალებას აძლევს იმუშაონ მაქსიმალური ეფექტურობით. ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი გარემო პარამეტრი, რომელიც გავლენას ახდენს ფერმენტის აქტივობაზე, არის pH, თითოეულ ფერმენტს აქვს უნიკალური ოპტიმალური მნიშვნელობა.
აქტივაციის ენერგია
ფერმენტები მუშაობენ დაქვეითებით აქტივაციის ენერგია ქიმიური რეაქციის. ქიმიური რეაქცია შეიძლება წარმოიდგინოთ, როგორც ლობიოს ჩანთაში ჩადება, გარდა იმისა, რომ ჩანთასა და ვედროს შორის არის 10 ფუტიანი კედელი. შეგიძლიათ კედელზე გადახვიდეთ და ლობიოს ჩანთა ჩადოთ ვედროში, მაგრამ თუ თქვენ ფერმენტის დახმარება გქონდათ, კედელი მხოლოდ 2 ფუტის სიმაღლე იქნებოდა 10 ან 100 ან 1000 – ის ნაცვლად. საბოლოო შედეგი იგივეა, რაც არ უნდა მაღალი იყოს კედელი, მაგრამ თქვენ შეძლებთ გაცილებით მეტი ლობიოს ჩანთების ჩადებას თაიგულებში, თუ კედელი დაბალია. იგივე ფერმენტებთან: საბოლოო ქიმიური პროდუქტი იგივეა ფერმენტთან ერთად ან მის გარეშე, მაგრამ კიდევ ბევრი რეაქცია მოხდება, თუ ფერმენტი იქ არის.
pH
ჩვენ ვფიქრობთ, რომ pH არის მჟავიანობის საზომი, რაც არის. ძმარი ოდნავ მჟავეა, ამიტომ მას აქვს pH დაახლოებით 4, ხოლო სოდა არის ძირითადი და pH დაახლოებით 8. ნეიტრალურ ხსნარს - არც მჟავე და არც ფუძე - აქვს pH 7.
მოლეკულურ დონეზე, pH შეიძლება ოდნავ განსხვავებული იყოს. დაბალი pH ნიშნავს, რომ ხსნარში ბევრი დამატებითი პროტონია, ხოლო მაღალი pH ნიშნავს, რომ ბევრი ჰიდროქსიდის იონია - ჟანგბადი და წყალბადის ერთად. დაბალ pH– ზე, პროტონის დადებით მუხტებს ხსნარში იზიდავს უარყოფითი მუხტის მქონე რეგიონები და ისინი იკეტება. მაღალ pH– ზე, უარყოფითი OH– ის იონები ეძებენ პოზიტიურ მუხტს და ახდენენ ჩაქრობას.
ფერმენტები
ფერმენტები არის რთული ცილები, რომლებიც აერთიანებს კომპონენტ ატომებს ან მოლეკულებს სწორი გზით, რათა შეამცირონ აქტივაციის ენერგია. მათ ამის გაკეთება შეუძლიათ იმის გამო, თუ როგორ აქვთ მათი ფორმა. ცილის ფორმა გარკვეულწილად დამოკიდებულია მის სხვადასხვა ნაწილს შორის ელექტროსტატიკური მოზიდვაზე. მაგალითად, ზოგიერთ ნაწილს აქვს ოდნავ უარყოფითი მუხტი და ზოგს ოდნავ პოზიტიური, ამიტომ ცილის ეს რეგიონები ერთმანეთისკენ არის გადახრილი.
დაბალი pH– ის ხსნარებში, დამატებითი დადებითი მუხტები უკავშირდება ცილების უარყოფით რეგიონებს. მაღალი pH– ის ხსნარებში, დამატებითი უარყოფითი მუხტები მიეკუთვნება პროტეინის დადებით რეგიონებს. როდესაც ისინი იკეტება, ელექტროსტატიკური მოზიდვა გამოირიცხება და ცილა იცვლის ფორმას. იმის გამო, რომ ფერმენტის აქტივობა დამოკიდებულია მის ფორმაზე, ის შენელდება, შემდეგ კი შეწყვეტს მუშაობას, როდესაც pH ძალიან დაბალი ან ძალიან მაღალი იქნება.
ფერმენტული აქტივობა pH
სხვადასხვა ფერმენტები ფუნქციონირებენ მკაფიო pH– ის მქონე რეგიონებში. მაგალითად, კუჭის ფერმენტები საუკეთესოდ მუშაობენ დაბალი pH– ით, დაახლოებით 2 – ით. მაგრამ მიუხედავად pH სპეციფიკური მნიშვნელობისა, სადაც ფერმენტი საუკეთესოდ მუშაობს, ფერმენტის აქტივობა დაბალია pH– ზე დაბალი და მაქსიმალურად იზრდება pH– ის ოპტიმალური მნიშვნელობით. შემდეგ რეაქციის სიჩქარე მცირდება pH- ის ზრდასთან ერთად. ოპტიმის გარშემო ვიწრო დიაპაზონში, ფერმენტს შეუძლია აღადგინოს თავისი აქტივობა, თუ pH დაუბრუნდება ოპტიმალურ პირობებს. მაგრამ ამ დიაპაზონის ფარგლებს გარეთ, ფერმენტის ფორმა იმდენად დამახინჯებულია, რომ ნორმალურად ვერ დაბრუნდება.